Повышение эффективности эксплуатации скважин электроцентробежными насосами после гидравлического разрыва пласта (на примере Выгапуровского месторождения)

Актуальность работы

Массовое использование гидравлического разрыва пласта (ГРП) для интенсификации отборов нефти поставило нефтегазодобывающие предприятия Западной Сибири перед новым типом осложнений в работе погружного насосного оборудования. Основной причиной осложнений является вынос из пласта проппанта, в том числе и раскрошенного, а также продуктов разрушения пласта - мелкой песчаной и супесчаной взвеси (механических частиц). Объем выносимого материала может колебаться от нескольких сотен килограмм до десятков тонн. Это приводит к преждевременному износу и отказу оборудования. Повышенное содержание механических примесей в пластовой жидкости разрушает рабочие колеса, опорные и промежуточные подшипники насосов, а также увеличивает нагрузки на вал на скручивание, часто приводя к срезанию шлицевой части либо слому вала по телу и другим негативным последствиям. Все это существенно уменьшает наработку на отказ (НнО) установок электроцентробежных насосов (УЭЦН).

В сложившейся ситуации актуальным является изучение влияния выноса проппанта и песка на работу погружного оборудования, проведение анализа основных причин отказов. Необходимо комплексное исследование движения механических частиц в скважине и оказываемого при этом влияния на стабильность работы насосов, изучение температурного режима. Требуется оценка существующих методов защиты оборудования, выявление наиболее эффективных из них. Важной составляющей успеха является поиск новых решений, направленных на совершенствование технологии эксплуатации добывающих скважин после ГРП, разработка средств защиты электроцентробежных насосов от механических примесей и, как следствие, увеличение межремонтного периода нефтепромыслового оборудования.

Цель работы

Повышение эффективности эксплуатации добывающих скважин за счет увеличения наработки на отказ установок электроцентробежных насосов путем совершенствования технологии и разработки дополнительных средств защиты погружного оборудования от механических частиц.

Основные задачи исследования

1. Анализ эффективности гидравлического разрыва пласта на Вынгапуровском месторождении, выявление основных причин отказов электроцентробежных насосов после гидравлического разрыва пласта.
2. Исследование процесса обтекания погружной части УЭЦН с фильтром жидкостью, содержащей механические частицы.
3. Разработка и опытно-промышленные испытания технических средств защиты УЭЦН от механических частиц и дополнительной системы охлаждения погружного электродвигателя (ПЭД).
4. Анализ технологической эффективности применяемых методов зашиты погружного оборудования от засорения механическими частицами.

Методы исследования

При решении задач осуществлено анализ и обобщение данных мирового опыта применения средств защиты УЭЦН от отрицательного влияния выносимых из пласта механических частиц. Основой для исследований являются промысловые данные по эксплуатации скважин после ГРП на Вынгапуровском месторождении. Применен метод математического моделирования процесса влияния выноса механических примесей на температурный режим УЭЦН с фильтром.

Научная новизна

1. Численным моделированием процессов обтекания жидкостью погружной части УЭЦН с фильтром установлено, что механические частицы, не прошедшие через фильтр, группируются вблизи его внешней поверхности, образуя горизонтальный слой, в результате чего происходит увеличение давления на приеме насоса и ухудшается теплообмен между погружным электродвигателем и обтекающей его жидкостью.
2. Разработан метод, совмещающий защиту электроцентробежного насоса от механических частиц и дополнительное охлаждение погружного электродвигателя добываемой жидкостью.

Основные защищаемые положения

1. Численная модель обтекания жидкостью со взвешенными механическими частицами погружной части УЭЦН с фильтром.
2. Метод, совмещающий защиту электроцентробежного насоса от засорения механическими частицами и дополнительное охлаждение погружного электродвигателя.
3. Усовершенствованная технология, позволяющая увеличить наработку на отказ УЭЦН в скважинах после гидравлического разрыва пласта.

Практическая ценность и реализация результатов работы

1. Проведены промысловые испытания скважинного щелевого фильтра для УЭЦН на Вынгапуровском месторождении. В результате получено увеличение наработки на отказ УЭЦН в 2,8 раза.
2. Проведены промысловые испытания погружной электроцентробежной насосной установки с кожухом-фильтром (патент RU 2382237 С1) на Вынгапуровском месторождении. В результате достигнуто увеличение наработки на отказ УЭЦН в 3,5 раза.
3. Усовершенствована технология эксплуатации скважин после ГРП. В результате достигнуто увеличение наработки на отказ УЭЦН в 5раз.

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались на 3-й и 4-й Международной практической конференции «Механизированная добыча» (г. Москва, 2006г, 2007г), на VIII конгрессе нефтепромышленников России (г. Уфа, 2009), на Х и ХI научно-технических конференциях молодых специалистов ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз» (г. Ноябрьск, 2006-2007г), на ежегодных технических совещаниях ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз».

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 6 научных статей, из которых 2 опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и наук Российской федерации, 1 тезис доклада, 1 патент РФ на изобретение. В работах, опубликованных в соавторстве, автору принадлежат теоретические исследования, анализ и обобщение результатов промысловых исследований.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка использованных источников из 107 наименований. Работа содержит 111 страниц, в том числе 41 рисунок, 7 таблиц.

Вы можете скачать статью полностью тут.